JP3454769B2 - 金属用射出成形機の射出装置 - Google Patents

金属用射出成形機の射出装置

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和也 辻
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マグネシウムやア
ルミニウム等の金属およびそれらを主成分とする合金
(以下、金属材料という。)を射出成形する金属用射出
成形機の射出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の金属用射出成形機の射出装置の一
例について図8〜図10を参照して説明する。
【0003】図8に示すように、射出装置17の射出ハ
ウジング1の前部には加熱筒2が取付ボルト28で固定
され、後部には回転モータ3が固定されている。加熱筒
2の外周には加熱ヒータ4が取り付けられ、加熱筒2の
後部には材料ホッパー5が取り付けられている。加熱筒
2の内部にはスクリュ6が回転自在かつ軸方向移動自在
に挿入されている。
【0004】射出ハウジング1に内蔵された射出ピスト
ン7は、射出ハウジング1と共に射出シリンダを構成
し、射出ピストン7の前進用油室8および射出ピストン
7の壁面21と射出ハウジング1の壁面22の間に後退
用油室を形成している。射出ピストン7に挿入され軸受
25,26によって回転自在に保持された出力軸10の
前部には、スクリュ6の後部が挿入され、スクリュ6の
後端面30が出力軸10の前部穴29の底面に当接して
いる。出力軸10の後部は回転モータ3に連結された駆
動軸11の前部に軸方向移動自在に嵌合されている。
【0005】図8、図8のD−D線断面図である図9お
よび図10に示すように、スクリュ後部の外周溝13と
出力軸前部の外周溝14に二つ割の円盤であるカップリ
ング12が嵌合され、締付ボルト15により一体に固定
されている。
【0006】次に、動作について説明する。
【0007】まず、計量工程において、粒状、切削片、
破砕片等の金属材料(以下、金属材料チップという。)
が材料ホッパー5に投入される。回転モータ3の回転が
駆動軸11、出力軸10を経てスクリュ6に伝えられる
と、材料ホッパー5から加熱筒2内に落下した金属材料
チップは、スクリュ6の表面の螺旋状溝に沿って加熱筒
2の前方に送られながら加熱混練され、溶融または半溶
融状態(以下、溶融金属材料という。)になって、加熱
筒2の前室16に貯留される。
【0008】次の射出工程においては、射出装置17全
体を前進させ、加熱筒2先端のノズル18を図示しない
金型のスプルブッシュに当接させた状態で、射出シリン
ダの前進用油室8に圧力油を供給して射出ピストン7を
前進方向に駆動し、出力軸10を経てスクリュ6を前進
させると、加熱筒2の前室16に貯留された溶融金属材
料がノズル18を通って金型内に注入され、金型内のキ
ャビティに充填される。
【0009】金型内のキャビティに充填された溶融金属
材料が冷却固化した後、金型を開いてキャビティ形状に
形成された金属成形品を取り出す。
【0010】以上の動作を繰り返すことにより、同一形
状の金属成形品を効率よく生産するとができる。
【0011】また、スクリュ6の表面や加熱筒2の内面
などを清掃する目的等でスクリュ6を出力軸10から抜
き出す場合には、射出ハウジング1に設けられた作業窓
19からカップリング12が見える位置まで射出ピスト
ン7を後退させ、透明なカバー20を外して、作業窓1
9から締付ボルト15の頭部が見える角度まで出力軸1
0を回転させ、締付ボルト15を緩めて取り外し、カッ
プリング12を取り外している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】一般に、金属材料は、
比熱が小さく、かつ熱伝導性が良いので、金型内に注入
された溶融金属はすぐに固化してしまい、充填不良を生
じやすい。このため金属材料の射出成形においては、溶
融金属材料を高速で金型に注入する必要があり、金属用
射出成形機における射出ピストンの前進速度は、プラス
チック用射出成形機の10倍以上の速度、すなわち毎秒
2〜4mの高速を要求される。
【0013】射出ピストンおよび射出ピストンにつなが
る出力軸およびスクリュ等(以下、射出ピストン等とい
う。)が一体になって高速で前進すると、それを急速に
停止させた場合には大きな衝撃力が発生する。実際に
は、射出シリンダの前進用油室に流入する圧力油を遮断
したり、後退用油室から流出する圧力油を遮断したりし
てブレーキをかけているが、射出動作は0.1秒前後で
終了するので、大きな質量を有する射出ピストン等の慣
性力に打ち勝って、射出ピストン等の高速前進動作を、
油圧制御によつて急激に減速させ停止させることは非常
に困難である。
【0014】このため射出動作の最終段階で、図8に示
す前進用油室8を構成する射出ピストン7の壁面21が
射出ハウジング1の壁面22に衝突する。その際、大き
な衝突音を発生したり、その衝撃で関連部品の耐久性を
低下させたりする。
【0015】本発明は、上記のような従来の技術の問題
点を解決するためになされたものであつて、射出ピスト
ンの射出ハウジングへの衝突を和らげ、騒音の低減や装
置の耐久性を向上した金属用射出成形機の射出装置を提
供すること目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を次のようにして解決した。すなわち、本発明による金
属用射出成形機の射出装置は、射出ハウジングの内面
に、射出ピストンが最前進位置に至る前に射出ピストン
の前端を当接させる弾性部材を設置している。これによ
り、射出ピストンの前端が弾性部材に当接することによ
り、射出ピストン等の前進が減速される。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図面を参照して説明する。
【0018】図1は、本発明の一実施例の金属用射出成
形機の射出装置の構成図であり、図2は図1のA−A線
断面図、図3は図1のB−B線断面図である。
【0019】図1に示すように、射出装置17の射出ハ
ウジング1の前部には加熱筒2が取付ボルト28で固定
され、後部には油圧モータや電動モータなどの回転モー
タ3が固定されている。加熱筒2の外周には加熱ヒータ
4が取り付けられ、加熱筒2の後部には材料ホッパー5
が取り付けられている。加熱筒2の内部にはスクリュ6
が回転自在かつ軸方向移動自在に挿入されている。
【0020】射出ハウジング1に内蔵された射出ピスト
ン7は、射出ハウジング1と共に射出シリンダを構成
し、射出ピストン7の前進用油室8と後退用油室9を形
成している。射出ピストン7に挿入され軸受25,26
によって回転自在に保持された出力軸10の前部穴29
には、スプライン等により相互回転を規制される形でス
クリュ6の後部が挿入され、スクリュ6の後端面30が
出力軸10の前部穴29の底面に当接している。出力軸
10の後部は回転モータ3に連結された駆動軸11の前
部に軸方向移動自在に嵌合されている。
【0021】図1〜図3に示すように、スクリュ後部の
外周溝13と出力軸前部の外周溝14に二つ割の円盤で
あるカップリング12が嵌合され、締付ボルト15によ
り一体に固定されている。
【0022】射出ハウジング1の内面に、射出ピストン
7が最前進位置に至る前に射出ピストン7の前端を当接
させる円環状の弾性体23が取り付けられ、複数のピン
27で軸方向に伸縮自在に保持されている。なお、射出
ピストン7が最前進位置に至る前とは、後退用油室9を
形成する射出ピストン7の壁面21が、射出ハウジング
1の壁面22に衝突する前を意味する。
【0023】上記の弾性体23には、クロロプレンゴ
ム、ニトリルゴムなどの耐油性があり硬度HS90程度
の硬質ゴムまたはプラスチック等が使用される。また、
弾性体23の寸法は機械の大きさによって異なるが、厚
さ10〜50mmの弾性体23を、射出ピストン7によ
る変形が1〜10mmの範囲に入るように選定される。
次に、動作について説明する。
【0024】まず、計量工程において、金属材料チップ
が材料ホッパー5に投入される。回転モータ3の回転が
駆動軸11、出力軸10を経てスクリュ6に伝えられる
と、材料ホッパー5から加熱筒2内に落下した金属材料
チップは、スクリュ表面の螺旋状溝に沿って加熱筒2の
前方に送られながら加熱混練され、溶融金属材料になっ
て、加熱筒2の前室16に貯留される。
【0025】次の射出工程においては、射出装置17全
体を前進させ、加熱筒2先端のノズル18を図示しない
金型のスプルブッシュに当接させた状態で、射出シリン
ダの前進用油室8に圧力油を供給して射出ピストン7を
前進方向に駆動し、その動作が出力軸10を経てスクリ
ュ6に伝えられる。それによってスクリュ6が前進する
と、加熱筒2の前室16に貯留された溶融金属材料がノ
ズル18を通って金型内に注入され、金型内のキャビテ
ィに充填される。
【0026】射出ピストン7が高速で前進すると、最前
進位置の手前で円環状の弾性体23に衝突して減速さ
れ、油圧制御によるブレーキと共同して、大きな衝撃力
が阻止される。
【0027】金型内のキャビティに充填された溶融金属
材料が冷却固化した後、金型を開いてキャビティ形状に
形成された金属成形品を取り出す。
【0028】以上の動作を繰り返すことにより、同一形
状の金属成形品を効率よく生産するとができる。
【0029】また、スクリュ6の表面や加熱筒2の内面
などを清掃する目的等でスクリュ6を出力軸10から抜
き出す場合には、射出ハウジング1に設けられた作業窓
19からカップリング12が見える位置まで射出ピスト
ン7を後退させ、透明なカバー20を外して、回転モー
タ3で締付ボルト15が取り外せる角度に出力軸10を
回転させ、締付ボルト15を緩めて取り外し、カップリ
ング12を取り外す。これによってスクリュ6を出力軸
10から抜き出し、加熱筒2の前方に引き抜くことがで
きるようになる。
【0030】次に、第2の実施例の射出装置について図
4および図4のC−C線断面図である図5を参照して説
明する。
【0031】本実施例では、射出装置17の弾性体23
aが部分円環状とされ、弾性体23aが無い部分の外側
に相対する射出ハウジング1の壁も除去されて作業窓1
9aが大きくされている。これにより射出ピストン7が
最前進した位置においても、カップリング12の外径よ
り大きい作業窓19aを確保している。なお、部分円環
状の弾性体23aは、円環の一個所だけを除去した形状
でも構わないが、射出ピストン7等の衝撃力を均等に受
けるためには、複数の弾性体23aを円周上に均等配置
することが好ましい。また、図示の都合上、スクリュ6
およびカップリング12の外径を誇張しているため、弾
性体23aが半月形になっているが、実際には円環の一
部を切り取った形状になることが多い。
【0032】この実施例によれば、射出ピストン7が最
前進位置にある場合でも、カバー20aを取り外し、締
付ボルト15を取り外すことにより、カップリング12
を取り外し、スクリュ6を抜き出すことができる。
【0033】なお、締付ボルト15が作業窓20aから
見えない角度にある場合には、回転モータ3を動作さ
せ、締付ボルト15が作業窓20aから見えるまで、出
力軸10と共にカップリング12を回転させた後に、取
り外し作業を行う。
【0034】また、スクリュ6が加熱筒2に強く固着
し、回転モータ3によって回転させることが不可能な場
合には、材料ホッパー5を取り外し、加熱筒2の取付ボ
ルト28を取り外した状態で、スクリュ6と合わせて加
熱筒2全体を射出ハウジング1に対して回転させ、締付
ボルト15が作業窓20aから見える角度にすることに
より、カップリング12の取り外し作業を行うことがで
きる。
【0035】次に、第3の実施例の射出装置について図
6および図7を参照して説明する。第1および第2の実
施例のカップリング12は、締付ボルト15を締め付け
ると、スクリュ6または出力軸10に固定され、一緒に
回転するが、本実施例のカップリング12aは、締付ボ
ルト15を締め付けた状態でも、スクリュ6および出力
軸10に対して回転可能な程度に、軸方向および径方向
に嵌合を緩く形成され、その回転は、カップリング12
aに螺合された固定ボルト24を締め付けることによ
り、阻止されるようになっている。
【0036】このため、締付ボルト15が作業窓20a
から見えない角度にある場合には、固定ボルト24を緩
め、締付ボルト15が作業窓20aから見える角度にな
るように、カップリング12aを手で回転させた後に、
取り外し作業を行うことができる。
【0037】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、次のような効果を得ることができる。 (a)射出ピストンの前進限位置に緩衝部材を設けるこ
とにより、射出ピストンの射出ハウジングへの衝撃を和
らげ、衝突の低減や装置の耐久性を向上させることがで
きる。 (b)射出ピストン等の慣性力により、スクリュが最前
進位置を保ち続けると、キャビティに充填された溶融金
属材料により金型が部分的に押し広げられ、成形品に大
きなばりを生じるが、本発明によれば、前進用油室に供
給された圧力油の高圧が除去された瞬間に、弾性体の反
発力が射出ピストン等の慣性力に打ち勝って射出ピスト
ンを後退させ、スクリュを後退させるので、成形品に生
じるばりを小さくすることができる。 (c)請求項4に係る発明によれば、射出ピストンが最
前進した位置において後退不能になった場合でも、締付
ボルトを緩めてカップリングを取り外すことができる。 (d)請求項5に係る発明によれば、スクリュが加熱筒
に固着して回転および摺動できない場合でも、カップリ
ングを締付ボルトの頭部が作業窓から見える位置に回転
させた後、締付ボルトを取り外してカップリングを取り
出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の金属用射出成形機の射出装
置の構成図であり、射出ピストンが最後退した状態を示
す図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である
【図4】第2の実施例の射出装置の要部断面図であり、
射出ピストンが最前進した状態を示す図である。
【図5】図4のC−C線断面図である。
【図6】第3の実施例の射出装置の要部断面図であり、
射出ピストンが最後退した状態を示す図である。
【図7】第3の実施例の射出装置に使用されるカップリ
ングの斜視図である。
【図8】従来の金属用射出成形機の射出装置の構成図で
あり、射出ピストンが最前進した状態を示す図である。
【図9】図8のD−D線断面図である。
【図10】従来の射出装置に使用されるカップリングの
斜視図である。
【符号の説明】
1 射出ハウジング 6 スクリュ 7 射出ピストン 10 出力軸 12、12a カップリング 13、14 外周溝 15 締付ボルト 19、19a 作業窓 20、20a カバー 21、22 壁面 23、23a 弾性体(弾性部材) 24 固定ボルト 27 ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−112474(JP,A) 特開 平6−582(JP,A) 特開2001−105119(JP,A) 実開 昭59−165289(JP,U) 実開 平1−116616(JP,U) 実開 昭57−32757(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 17/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 射出ハウジング(1)の内面に、射出ピ
    ストン(7)が最前進位置に至る前に射出ピストン
    (7)の前端を当接させる弾性部材(23)を設置した
    ことを特徴とする金属用射出成形機の射出装置。
  2. 【請求項2】 前記弾性部材(23)が硬質ゴムまたは
    プラスチックであることを特徴とする請求項1記載の金
    属用射出成形機の射出装置。
  3. 【請求項3】 前記弾性部材(23)を円環状としたこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の金属用射出成形
    機の射出装置。
  4. 【請求項4】 前記弾性部材を部分円環状とし、該弾性
    部材(23a)が設置されていない部分の外側に相対す
    る射出ハウジング(1)の壁に作業窓(19a)を形成
    したことを特徴とする請求項1または2記載の金属用射
    出成形機の射出装置。
  5. 【請求項5】 射出ピストン(7)に回転自在に挿入さ
    れた出力軸(10)と、該出力軸(10)に挿入される
    スクリュ(6)に対するカップリング(12a)の嵌合
    を、締付ボルト(15)でカップリング(12a)を締
    め付けた状態でもカップリング(12a)の回転が可能
    な緩い嵌合とし、カップリング(12a)を出力軸(1
    0)またはスクリュ(6)に固定ボルト(24)で固定
    したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記
    載の金属用射出成形機の射出装置。
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